فهرست مطالب

شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز معکوس EDR چیست؟

شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز EDR یکی از کاربردی ترین راه ها برای حذف املاح و یون های موجود در آب شور می باشد که بدون تولید مواد جانبی، روند شیرین سازی را انجام می دهد. این روش شباهت زیادی با الکترولیز دارد اما به منظور جلوگیری از رسوب گذاری در حین شیرین سازی آب، جهت جریان عکس شده و به همین دلیل به آن الکترودیالیز معکوس Electro Dialysis Reverse گفته میشود.

حذف املاح و یون هایی که باعث شور شدن آب میشوند، یکی از بهترین راه کارها برای استفاده از آب های دریا به عنوان آب شرب به شمار می رود. الکترودیالیز معکوس EDR یکی از بهترین روش های تصفیه آب می باشد که در آن با استفاده از فیلترهای تراوایی و الکترولیت و جریان الکتریسیته جداسازی یون ها انجام میشود.
در حالت کلی در سیستم شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز معکوس EDR از الکترودهای کاتدی و آندی، فیلترهای تراوایی و جریان الکتریسیته استفاده میشود. با ورود جریان الکتریکی به درون محلول آب شور، الکترود های به کاتد و آند تبدیل شده و یون های باردار با بارهای مثبت و منفی به سمت آنها جذب میشود. مهم ترین بخش در این سیستم ها، استفاده از غشاهای تراوایی می باشد که می توان با کمک آنها از عبور یون های منفی یا مثبت جلوگیری کرد.
فیلترهای نیمه تراوای در نظر گرفته شده در سیستم اگر کاتیونی باشند، اجازه عبور یون های مثبت آب را برای جذب به سمت الکترود آند ارائه می دهند. این در حالیست که یون های منفی اجازه عبور را پیدا نمی کنند. فیلترهای نیمه تراوا در تجهیزات تصفیه آب کاربرد بسیار زیادی داشته و روند جداسازی یون ها را بهبود می دهند.

فرآیند روش الکترودیالیز معکوس EDR

در سال‌های اخیر روش الکترودیالیز معکوس EDR تبدیل به یک فناوری جداسازی ویژه شده است که در صنعت تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. علت اصلی گسترش این فناوری، عدم استفاده از مواد شیمیایی، سادگی و در عین حال بازده بالای فرآیند در مقایسه با فرایند الکترودیالیز است.
فرآیند الکترودیالیز معکوس
الکترودیالیز یک فرآیند فیلتری شامل فیلترهای انتخابی آنیون (AMs) و غشای انتخابی کاتیون (CMs) متناوب است که بین یک آند (مثبت) و یک کاتد (منفی) قرار گرفته است.
با اعمال یک میدان الکتریکی، آنیون‌ها به سمت آند و کاتیون‌ها به سمت کاتد حرکت می‌کنند. آنیون‌ها توسط CMs و کاتیون‌ها توسط AMs متوقف می‌شوند و یک جریان با غلظت یون کم (رقیق‌شده) و یک جریان با غلظت یون بالا (کنسانتره) ایجاد می‌کنند.
یک جفت CM و AM و هر دو ناحیه بین این غشاها یک Cell Pair است. یک جفت سلول واحد پایه است و n بار تکرار می‌شود. تعداد جفت‌های سلولی در یک واحد واقعی بسته به سیستم الکترودیالیز متفاوت است و 600 جفت سلولی در یک سیستم معمولی در مقیاس صنعتی وجود دارد.
مواد جامد معلق الکترودیالیز که بارهای الکتریکی مثبت یا منفی دارند، روی سطح غشا رسوب می‌کنند و می‌توانند مقاومت غشایی را بطور چشمگیری افزایش دهند. با این حال، مشکل الکترودیالیز با معکوس کردن قطبیت پتانسیل الکتریکی اعمالی در فواصل زمانی معین، تا حد زیادی از بین رفته است که منجر به حذف ذرات باردار بر روی غشاها می‌شود. این روش الکترودیالیز معکوس EDR نامیده می‌شود.


نحوه ی کار فرآیند الکترودیالیز معکوس

شماتیک نحوه ی کار فرآیند الکترودیالیز معکوس


در هر سیستم EDR دو الکترود در قسمت بیرونی وجود دارد که در یک محلول نمکی آبکی غوطه‌ور شده‌اند که جریان الکتریکی را هدایت می‌کنند تا یک میدان الکتریکی در اطراف سیستم قرار گیرد. به منظور حفظ تعادل یون، محلول نمکی به اطراف آن پمپ می‌شود. از آنجا که محلول نمکی (جریان خوراک) بین غشای تبادل یونی وجود دارد، انتقال یون منجر به ایجاد میدان الکتریکی می‌شود. در فاصله بین الکترودها، کاتیون‌ها از طریق CM به الکترود منفی (کاتد) و آنیون‌ها از طریق AM به الکترود مثبت (آند) نفوذ می‌کنند.
یون‌هایی از خوراک رقیق‌کننده خارج و به محفظه خوراک کنسانتره همسایه منتقل می‌شوند که منجر به افت غلظت یون‌ها در محفظه‌های رقیق فرآیند EDR می‌شود. در محفظه‌ی کنسانتره، کاتیون‌ها به سمت الکترود منفی حرکت می‌کنند اما توسط AM مسدود می‌شوند و آنیون‌ها به سمت الکترود مثبت منتقل می‌شوند اما توسط CM مسدود می‌شوند که منجر به افزایش غلظت آن‌ها در محفظه‌های کنسانتره می‌شود.
در فرایند الکترودیالیز معکوس EDR، ولتاژ در الکترودها هر 30 الی 60 دقیقه معکوس می‌شود که باعث تغییر جهت انتقال یون و جدا شدن مواد با بار الکتریکی از سطح غشا می‌شود که البته ممکن است آسیب جدی و شاید جبران‌ناپذیر ایجاد کند. به طور کلی توصیه می‌شود که ذرات معلق، کلوئیدها، اسیدهای هوموس، روغن و چربی از قبل برداشته شود.
طول عمر متوسط غشاهای ED بین 5 تا 7 سال است.

کاربرد شیرین سازی آب به روش الکترودیالیزمعکوس EDR

با توجه به روند جداسازی یون های مثبت و منفی موجود در آب و استفاده از غشاهای نیمه تراوا در این سیستم، کاربردهای متعددی برای آنها وجود دارد که عبارتند از:
• جداسازی مواد معدنی در روند بازیافت و تولید مجدد
• شیرین سازی آب دریا و حذف املاح و نمک
• تولید کنسانتره نمکی از آب دریا
• حذف یون های موجود در پساب های صنعتی و کمک به بهبود کیفیت آنها

 

تفاوت شیرین سازی آب با الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس


در حالت کلی در هر دو روش و سیستم های EDR و ED از غشاهای نیمه تراوا برای جداسازی یون های منفی و مثبت موجود در آب استفاده میشود. مهم ترین تفاوت بین این دو روش، در معکوس شدن جریان به صورت دوره ای در EDR است. جلوگیری از عبور یون های منفی از سطح غشای کاتیونی به مرور منجر به ایجاد رسوب روی آنها خواهد شد. برای جلوگیری از این مشکل، جای کاتد و آند به صورت دوره ای تغییر پیدا نموده و در نتیجه یون ها غشا را مسدود نمی کنند و رسوب گذاری صورت نمیگیرد.

ساختار دستگاه روش الکترودیالیز معکوس برای شیرین سازی آب


به منظور پیاده سازی روند و روش شیرین سازی آب با الکترودیالیز معکوس EDR، ساختار کلی سیستم به صورت زیر در نظر گرفته میشود:
در هر سیستم EDR از چند غشای نیمه تراوا استفاده میشود و فضای بین آنها اصطلاحا سلول نام دارد. غشاهایی که به صورت یک در میان آنیونی و کاتیونی در نظر گرفته میشوند را اصطلاحا STACK نامیده شده است. به منظور برقراری ارتباط بین آنها و الکترودها و جریان آب از پمپ و لوله و سیم های برق و منبع تغذیه و غیره در آنها استفاده شده است.
به عبارت دیگر می توان ساختار کلی سیستم های شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز معکوس یا EDR را به این صورت بیان کرد:
• چندین استک که همان غشاهای نیمه تراوا می باشند به نام STACK در سیستم موجود است. این استک ها با لوله و سیم برق به هم مرتبط می باشند.
• بین استک ها فضاهای خالی موجود می باشد که به آن ها سلول گفته میشود.
• الکترودهای کاتد و آند برای جداسازی یون های مثبت و منفی در سیستم استفاده میشود.


اجزای سیستم شیرین سازی آب به روش الکترودیالیز EDR


با توجه به ساختار معرفی شده، از مهم ترین اجزای موجود در سیستم های EDR برای شیرین کردن آب می توان به گزینه های زیر اشاره نمود:
• الکترودهای مقاوم در برابر خوردگی از قبیل تیتانیوم، روبیدیم و ایدیدیوم آبکاری شده و سایر اکسیدهای فلزی
• غشاهای کاتیونی تولید شده با مواد پلی استایرن
• لوله، سیم برق، پمپ برای ورود آب و اتصالات و غیره

نقش پیش تصفیه در شیرین سازی آب با روش الکترودیالیز معکوس EDR


یکی از مهم ترین گام ها برای بهبود روند شیرین سازی آب به کمک EDR، پیش تصفیه و حذف گل و لای و حجم بسیار زیادی از املاح می باشد. هر اندازه پیش تصفیه با کارایی بهتری انجام شود، به همان نسبت به غشاها آسیب کمتری وارد شده و شیرین سازی با سرعت بالاتری انجام خواهد شد. علاوه براین، شیرین سازی آب با EDR نمی تواند نقش موثری در کاهش طعم و بو و رنگ داشته باشد و به همین دلیل لازم به پیاده سازی روش های پیش تصفیه وجود دارد.

مزایای شیرین سازی آب با روش الکترودیالیز معکوس EDR

  • راندمان بالای بازیابی جریان تا حدود 95%
  • طول عمر بالای غشاهای مورد استفاده تا ۱۰ سال
  • عدم استفاده از مواد شیمیایی مکمل طی فرایند
  • هزینه های تعمیر و نگه داری بسیار پایین در
  • در این گروه از روش ها هیچگونه ماده منعقد کننده و لخته ساز و مواد شیمیایی استفاده نمی شود. به همین دلیل ترکیبات جانبی خطرناک و مضر تشکیل نخواهد شد.
  • مصرف انرژی در این روش نسبت به سایر روش ها و آب شیرین کن صنعتی بسیار زیاد می باشد. به همین دلیل پیاده سازی آن برای تصفیه خانه های بزرگ کارایی نداشته و در محیط های آزمایشگاهی استفاده میشود.
  • به منظور کاهش مصرف انرژی و مقاومت الکتریکی می توان دمای آب تغذیه را افزایش داد. البته تنها تا 38 درجه سانتی گراد می توان این دما را افزایش دادد، در غیر این صورت به غشاها آسیب وارد خواهد شد.
  • در روند شیرین سازی آب لازم است مقدار سولفات باریم، سولفات استرانسیوم، منگنز، آهن و آلومینیوم به طور مدارم بررسی و کنترل شوند.
  • به دلیل تعویض قطبیت الکترودها در 2 تا 4 ساعت یک مرتبه، از رسوب گیری غشاها جلوگیری شده و به همین دلیل کارایی eDR نسبت به ER بیشتر است.
  • اول قابلیت EDR برای بازیابی بسیار بالای آب به دلیل قطبیت معکوس آن است که امکان تصفیه جریان آب با غلظت بالای نمک غیر اشباع را بدون هیچ ماده شیمیایی فراهم می‌کند. با افزودن یک EDR بدون مقیاس، تلورانس نمک آن بیشتر می‌شود.
  • بر خلاف RO که یک فرآیند بر محور فشار است، EDR با به جریان در آوردن آب خوراک بر روی سطح غشاهای تبادل یونی کار می‌کند، در حالی که یک میدان الکتریکی یون‌ها را بعدا حذف می‌کند. EDR دارای یک لایه رسوب فشرده مانند RO نیست که بازده بازیابی آن را محدود کند.

معایب روش الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس EDR

  • اشکال عمده این فرآیند آن است که به جز دانسیته جریان مشخص (محدوده چگالی جریان)، نفوذ یون‌ها از طریق غشای EDR بر حسب ولتاژ اعمال شده دیگر خطی نیست اما منجر به تفکیک آب (تجزیه آب به یون‌های H+ و –OH) شده و بازده سیستم را پایین می‌آورد. بنابراین EDR باید همیشه زیر محدوده چگالی جریان کار کند. اندازه‌گیری‌های تجربی برای تعیین CDL برای یک خوراک خاص در دسترس است.
  • یکی دیگر از مضرات EDR آن است که میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌های آلی را از بین نمی‌برد، بنابراین در صورت نیاز به آبی با کیفیت بالا، یک فوق تصفیه ضروری است.
  • علیرغم مزایای متعددی که به آن اشاره شد، برخی از محدودیت های موجود در روش EDI باعث میشود تا استفاده از آن در بعضی از صنایع گزینه مناسبی نباشد. از مهم ترین معایب این روش می توان به ایجاد رسوب و هزینه بالای تعویض غشاهای موجود در دستگاه اشاره نمود. به همین دلیل است که الکترودیالیز برای شیرین سازی و تصفیه آب با درجه سختی بالای یک کاربرد زیادی ندارد و بهتر است در کنار سایر روش ها از قبیل اسمز معکوس و مراحل پیش تصفیه ماننه فیلتراسیون و منعقد سازی استفاده شود.
نکات مهم در تصفیه آب با روش الکترودیالیز ED  و الکترودیالیز معکوس EDR

به منظور دریافت بالاترین بهره وری از EDR لازم است شرایط آب موجود در دستگاه را بررسی نموده و چند نکته مهم را در آنها مد نظر قرار داد که برخی از آنها شامل موارد زیر می باشد:
• دمای آب بهتر است در بازه 10 تا 45 درجه سانتی گرد باشد
• مجموع مقدار آهن و منگینز موجود در آب 0.2 ppm باشد
• در صورت کاهش میزان آب شیرین و تصفیه شده خروجی از دستگاه لازم است صافی ها و سطح روی غشاها بررسی شده و اختلاف فشار جریان های ورودی و خروجی نیز سنجیده شود
• در آب های حاوی کلرین بهتر است از روش الکترودیالیز استفاده نشود چون به شدت به دستگاه آسیب وارد خواهد کرد

معرفی برخی از خدمات و محصولات آبنوس پالایش
دستگاه تصفیه آب صنعتی Industrial water purifier 

از پرکاربردترین روش‌های تصفیه آب صنعتی در صنایع، کارخانجات و  کشاورزی به شمار می‌رود؛ شرکت فنی مهندسی آبنوس پالایش با تلفیق دانش فنی و تجربه توانسته است پروژه‌های متعدد طراحی سیستم تصفیه آب و آب شیرین کن‌های صنعتی را مطابق با آخرین استانداردهای بین‌المللی و با حداقل قیمت دستگاه تصفیه آب صنعتی

در صنایع مختلف کشور به اجرا درآورد.

آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت یا ضد رسوب ها برای رفع گرفتی فیلتر ممبران از املاح مختلف هنگام تصفیه آب اسمز معکوس RO که دارای درصد بازیافت بالا هستند استفاده می شوند . پس از گذشت زمان کوتاهی ظرفیت تولید دستگاه تصفیه آب با افت شدیدی رو به رو میشود و راه حل اساسی گرفتگی فیلترهای ممبران استفاده از آنتی اسکالانت با دوز مشخص در زمان راه اندازی سیستم می باشد ؛ بهترین برندها آنتی اسکالانت فلوکن 260 ، آنتی اسکالانت آویستا ، انتی اسکالانت اوستا ،  آنتی اسکالانت جنسیس می باشد .

فیلتر ممبران تصفیه آب

فیلتر ممبران دارای دو نوع فیلتر ممبران تصفیه آب صنعتی و فیلتر ممبران دریایی می‌باشد که آبنوس پالایش وارد‌کننده انواع برندهای ، ممبران Dupont ، ممبران FILMTEC DOW ، شرکت آبنوس پالایش وارد کننده انواع ممبران تصفیه آب فیلمتک :

برای استعلام قیمت ممبران صنعتی با کارشناسان ما تماس بگیرید .

آبنوس پالایش وارد کننده ممبران آب شیرین کن فیلمتک اصل ساخت کشور آمریکا 

دستگاه آب شیرین کن

دستگاه آب شیرین کن صنعتی اقدام به سختی‌گیری و کنترل رسوب گذاری از نمک و املاح مختلف در آب و کنترل مواد بیولوژیک و باکتری‌های هوازی و غیر هوازی می‌نماید و تمامی املاح و شوری آب را تصفیه نموده و همچنین باعث جداسازی تمام عناصر و موادمضر برای سلامتی مانند کادیوم ، سرب ، سیانید ، آرسنیک و فنل می‌شود؛ انواع آب شیرین کن صنعتی شامل آب شیرین کن کشاورزی و آب شیرین کن دریایی جهت تصفیه آب شور می‌باشد.

خرید و قیمت کربن فعال (اکتیو) جاکوبی و همچنین دریافت مشاوره رایگان از وبسایت آبنوس پالایش

با معرفی کربن فعال و انواع کربن اکتیو و همچنین معرفی برندهای کربن فعال شما را در خرید کربن فعال گرانولی همراهی کنیم.

قیمت کربن فعال گرانولی ، کربن فعال از کجا بخریم ، قیمت هر کیلو کربن خالص ، قیمت کربن اکتیو جاکوبی

# , ,